TWI475709B - 新型太陽能薄膜封裝生產工藝 - Google Patents

Description

新型太陽能薄膜封裝生產工藝

本發明涉及一種太陽能薄膜電池，包括非晶矽薄膜電池、銅銦鎵硒薄膜電池、銻化鉻薄膜電池和柔性薄膜電池的封裝生產工藝。

目前，世界各種太陽能薄膜電池，均採用二層硬材料，當中夾熱熔性粘合膜材料，在真空高溫狀態下，經層壓對薄膜電池導電層進行密封，從而阻止導電層與外界接觸，保護導電層不受氧化，以保證導電膜長期發電和薄膜太陽能電池的長期使用，並增強薄膜電池機械強度。在目前太陽能薄膜電池雙層壓合中，主要有兩種材料和生產方法：一種是表層為導電玻璃，背層為普通玻璃(也有背板使用鋼化玻璃)，當中使用EVA或其他可熔性粘合材料。還有一種是表層為導電玻璃，背板為帶鋁膜PET複合膜，當中為EVA或其他可熔性粘合材料。雙層材料通過層壓機器，在真空、高溫下使熱熔膜熔化而使面板和背板二層材料粘合。但目前薄膜電池生產工廠使用的雙層玻璃夾EVA等熱熔粘合材料或單層導電玻璃、背板帶鋁膜PET複合膜夾EVA等熱熔粘合材料的生產方法，在生產過程中和長期使用中，存在很多弊端：

1、玻璃層容易開裂、破裂。造成開裂的原因，一是薄膜電池使用的玻璃一般厚度在3.2mm或4mm，最多至5mm，如使用的玻璃太厚將增加薄膜電池組件的自身重量，不僅增加運輸重量，如使用在建築物頂部或屋面上，將加大承受重量。但使用3.2mm或4mm的玻璃，由於厚度較薄，在磨邊、倒角等加工過程中，容易造成爆裂，尤其是疊合、層壓過程中，容易造成玻璃開裂。目前，有少數工廠背板玻璃使用鋼化玻璃，但生產成本將有較大增加，而導電玻璃目前大部分為線上鍍膜，如要實現線上既鍍膜又同時進行鋼化處理，工藝要求比較複雜，因而目前大部分工廠生產的導電玻璃均使用普通級玻璃，因而導致導電玻璃在生產過程中也經常出現爆裂問題。二是薄膜電池組件在裝配、運輸、發電裝置安裝過程中，因震動、彎曲等原因，也容易出現開裂。三是太陽能薄膜電池使用年限一般要求達到20年左右的時間，在長期使用過程中，高溫、冰雹、鳥類或拋棄物，均可能對薄膜電池造成衝擊而導致破裂。

太陽能薄膜電池一旦出現開裂、破裂，雨水、蒸汽將浸入雙層玻璃的夾層，很快地對導電膜進行侵蝕，導致導電膜的氧化、破壞導電層，使發電功率衰減，並很快喪失發電功率，使薄膜電池成為廢品。在生產過程中，因玻璃開裂造成廢片，將嚴重影響成本，而在成品的安裝和長期使用過程中出現開裂，將給發電系統造成嚴重傷害，增加維護成本。因此，太陽能薄膜電池玻璃的開裂，是當前薄膜電池生產、使用的主要弊病和突出問題。

2、雙層層壓生產工序多、成本高。目前，薄膜電池鍍膜後需將雙層玻璃或單層玻璃與帶鋁膜PET複合膜進行層壓，不僅此工段工藝較繁雜，同時因使用夾層中的EVA等粘合膜、背板材料，增加了薄膜電池的成本。另一方面，因使用雙層玻璃重量較重、體積較大，增加了包裝、運輸、安裝成本。

3、目前，薄膜電池絕大部分使用二層玻璃(或一層玻璃一層帶鋁膜PET複合膜)當中夾一層EVA或其他粘合材料，此生產工藝生產出的產品，如果在生產過程中對層壓設備真空度、溫度、平整度控制不好，或者粘合材料老化等原因，會造成平面尤其是邊緣密封性下降，將容易導致水汽滲入夾層而導致功率衰減。而要確保20年左右的使用時間裏水汽完全不浸入夾層影響導電層，則必須在邊緣進行嚴格的防水處理，該生產工藝也較複雜，要求高，同時，使用邊緣密封材料(如矽膠等)增加了薄膜電池的成本。

綜上所述，目前世界上太陽能薄膜電池使用的三層夾層生產工藝使產品質量和長期使用存在嚴重缺陷和弊端，同時加大了成本。為了解決太陽能薄膜電池目前在生產中和長期使用中存在的缺陷和弊端，本發明提出一種太陽能薄膜電池全新的封裝工藝。

本發明的目的在於提供一種新型的太陽能薄膜電池封裝工藝，其封裝工藝是在導電層鍍膜形成背電極的電板上，直接平塗上一層薄型高強度樹脂，並同時在導電玻璃四條豎邊塗上高強度樹脂，以上工藝均可使用成熟的塗布機等機械進行連續化、自動化生產。該工藝形成的樹脂塗層有以下優點和特點：

1、樹脂固化後十分堅硬，用利刀不能劃破，耐割和耐磨性相當於鋼板的硬度，且與薄膜電池背電極粘合十分緊密，完全不分離、剝離。同時，樹脂與玻璃形成平整的平面，且不會產生氣泡，保證了薄膜電池長期戶外使用不滲水、不透氣。由於導電玻璃四周豎邊也塗布上高強度樹脂，因而確保了水和汽不能從邊緣浸入導電層。該工藝能保證高強度樹脂與導電玻璃不分離，從而從根本上確保導電膜不受水氣侵入而造成對發電膜的損害，保證了電池衰減度減至最低水平。

2、使用本發明的高強度樹脂在日曬、雨淋、高溫等惡劣環境下長期使用不老化，從而確保了薄膜電池在戶外20年的長期使用。

3、由於本發明使用的高強度樹脂具有很高的耐切割和耐磨性，使用鋼化導電玻璃將使薄膜電池組件十分堅硬，具有很強的抗衝擊性，能在冰雹、鳥糞及其他物體撞擊下不損壞，在高溫下不開裂，從根本上解決了目前薄膜電池在使用中破裂損壞的弊端。

4、使用本發明工藝生產的薄膜電池生產成本大幅降低：一是薄膜電池生產工序縮減，取消了疊合、層壓等工序，減少了此工段的設備投入和生產過程中水、電、人員工資等費用；二是目前薄膜電池生產為保證粘合材料效果，需將四邊的鍍膜層去除，每邊一般需去除1.5cm，以110cm×140cm規格薄膜電池為例，去邊面積為75平方釐米，由於邊緣去邊後不產生電能，因而降低了每片電池組件的功率。而使用本發明工藝，因不需使用複合膜，因而去邊寬度可降為0.5cm，仍以110cm×140cm規格薄膜電池為例，去邊損失為25平方釐米，僅為傳統工藝造成功率損失的33%，從而增加了薄膜電池的發電面積，提高了發電功率；三是使用高強度樹脂與背板玻璃或帶鋁膜PET複合膜和EVA膜相比，可節省材料費用，從而降低了薄膜電池的總成本；四是所使用的高強度樹脂，厚度只需1.5mm左右，與使用3.2mm或4mm背板玻璃相比，體積、重量均下降40%左右，從而降低了薄膜電池的整體重量和體積，也相應降低了包裝和運輸成本，減少了電站支架、屋頂和其他建築物的承重，薄膜電池可在其他工藝、生產條件不變的情況下，使薄膜電池生產、運輸、安裝的總成本有較大幅度降低，並為薄膜電池發電上網電價接近火電電價創造了條件，經濟效益巨大。

5、使用本發明工藝，可將薄膜電池製成全透光型，適合薄膜電池在玻璃窗和需要透明的建築上使用。本發明使用的高強度樹脂是一種無色透明的液體，經固化後仍然透明，如配合薄膜電池背電極使用透明或基本透明鍍膜材料，這樣將為建築外牆使用薄膜電池實現透明化創造條件，市場前景十分可觀。

為了實現以上目的，本發明提供了一種新型太陽能薄膜電池封裝生產工藝，其生產工藝的步驟為：通過塗布機將樹脂塗布在薄膜電池背電極上；同步使用邊框塗布機對薄膜電池的導電玻璃的四條豎邊塗布樹脂；然後安裝接線盒；在固化箱中使樹脂固化；最後產品檢驗、包裝、入庫。

本發明的這些目的，特點，和優點將會在下面的具體實施方式，和權利要求中詳細的揭露。

一種新型太陽能薄膜電池封裝生產工藝，其生產工藝的步驟為：通過塗布機將樹脂塗布在薄膜電池背電極上；同步使用邊框塗布機對薄膜電池的導電玻璃的邊緣塗布樹脂；然後安裝接線盒；在固化箱中使所述樹脂固化得一產品；最後所述產品檢驗、包裝、入庫。

所述樹脂是高強度樹脂，其固化後十分堅硬，用利刀不能劃破，耐割和耐磨性相當於鋼板的硬度，且與薄膜電池背電極粘合十分緊密，完全不分離、剝離。同時，樹脂與玻璃形成平整的平面，且不會產生氣泡，保證了薄膜電池長期戶外使用不滲水、不透氣。由於導電玻璃四周豎邊也塗布上高強度樹脂，因而確保了水和汽不能從邊緣浸入導電層。該工藝能保證高強度樹脂與導電玻璃不分離，從而從根本上確保導電膜不受水氣侵入而造成對發電膜的損害，保證了電池衰減度減至最低水平。

此外，本發明的所述高強度樹脂在日曬、雨淋、高溫等惡劣環境下長期使用不老化，從而確保了薄膜電池在戶外20年的長期使用。

由於本發明使用的所述高強度樹脂具有很高的耐切割和耐磨性，使用鋼化導電玻璃將使薄膜電池組件十分堅硬，具有很強的抗衝擊性，能在冰雹、鳥糞及其他物體撞擊下不損壞，在高溫下不開裂，從根本上解決了目前薄膜電池在使用中破裂損壞的弊端。

另外，所述薄膜電池背電極包括一吸光層，所述吸光層複合在所述薄膜電池背電極上，以增強所述薄膜電池的吸光能力。

所述的塗布的高強度樹脂的厚度為1.5mm，與使用3.2mm或4mm背板玻璃相比，體積，重量均下降40%左右，從而降低了薄膜電池的整體重量和體積，也相應降低了包裝和運輸成本，減少了電站支架、屋頂和其他建築物的承重，薄膜電池可在其他工藝、生產條件不變的情況下，使薄膜電池生產、運輸、安裝的總成本有較大幅度降低，並為薄膜電池發電上網電價接近火電電價創造了條件，經濟效益巨大。

目前薄膜電池生產為保證粘合材料效果，需將四邊的鍍膜層去除，每邊一般需去除1.5cm，以110cm×140cm規格薄膜電池為例，去邊面積為75平方釐米，由於邊緣去邊後不產生電能，因而降低了每片電池組件的功率。而使用本發明工藝，因不需使用複合膜，因而每個所述的導電玻璃的四條豎邊塗布的高強度樹脂寬度可降为0.5cm，仍以110cm×140cm規格薄膜電池為例，去邊損失為25平方釐米，僅為傳統工藝造成功率損失的33%，從而增加了薄膜電池的發電面積，提高了發電功率。也就是說所述的導電玻璃邊緣塗布的高強度樹脂寬度為0.5cm。

使用本發明工藝，可將薄膜電池製成全透光型，適合薄膜電池在玻璃窗和需要透明的建築上使用。本發明使用的高強度樹脂是一種無色透明的液體，經固化後仍然透明，如配合薄膜電池背電極使用透明或基本透明鍍膜材料，這樣將為建築外牆使用薄膜電池實現透明化創造條件，市場前景十分可觀。

通過上述實施例，本發明目的已經被完全有效的達到了。熟悉該項技藝的人士應該明白本發明包括但不限於上面具體實施方式中描述的內容。任何不偏離本發明的功能和結構原理的修改都將包括在權利要求書的範圍中。

本案無主要元件符號說明

本案無圖式簡單說明

Claims (10)

1. 一種新型太陽能薄膜封裝生產工藝，其生產工藝的步驟為：通過塗布機將樹脂塗布在薄膜電池之背電極上；同步使用邊框塗布機對薄膜電池的導電玻璃的邊緣塗布樹脂；然後安裝接線盒；在固化箱中使所述樹脂固化得到一產品；最後所述產品檢驗、包裝、入庫。
2. 如申請專利範圍第1項所述之一種新型太陽能薄膜封裝生產工藝，其中所述樹脂是高強度樹脂，其固化後具有一定的硬度、粘合度、抗老化性及耐磨性等。
3. 如申請專利範圍第2項所述之一種新型太陽能薄膜封裝生產工藝，其中所述薄膜電池背電極包括一吸光層，所述吸光層複合在所述薄膜電池背電極上，以增強所述薄膜電池的吸光能力。
4. 如申請專利範圍第2項所述之一種新型太陽能薄膜封裝生產工藝，其中所述的薄膜電池上塗布的高強度樹脂的厚度為1.5mm。
5. 如申請專利範圍第3項所述之一種新型太陽能薄膜封裝生產工藝，其中所述的薄膜電池上塗布的高強度樹脂的厚度為1.5mm。
6. 如申請專利範圍第3項所述之一種新型太陽能薄膜封裝生產工藝，其中所述的導電玻璃邊緣塗布的高強度樹脂寬度為0.5cm。
7. 如申請專利範圍第4項所述之一種新型太陽能薄膜封裝生產工藝，其中所述的導電玻璃邊緣塗布的高強度樹脂寬度為0.5cm。
8. 如申請專利範圍第5項所述之一種新型太陽能薄膜封裝生產工藝，其中所述的導電玻璃邊緣塗布的高強度樹脂寬度為0.5cm。
9. 如申請專利範圍第7項所述之一種新型太陽能薄膜封裝生產工藝，其中所述的薄膜電池背電極由透明的鍍膜材料製成，所述的高強度樹脂是一種無色透明的液體。
10. 如申請專利範圍第8項所述之一種新型太陽能薄膜封裝生產工藝，其中所述的薄膜電池背電極由透明的鍍膜材料製成，所述的高強度樹脂是一種無色透明的液體。